JP2011141464A

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Publication number: JP2011141464A
Application number: JP2010002586A
Authority: JP
Inventors: Shotoku Rin; 緒徳林
Original assignee: SHOSAI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: SHOSAI KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2011-07-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system integrating a touch sensor and a liquid crystal display. <P>SOLUTION: The system integrating a touch sensor and a liquid crystal display is a touch detector in which an electrode used for a display function is usable for a sensor function, and adopts the time multiplexing technique. Compared with a liquid crystal display panel without a touch detector function without the need of an additional production step. Absence of the need of the additional production step eliminates the risk of absorption or reflection of excessive light. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

本発明は、液晶表示（ＬＣＤ）パネルに用いる容量タッチセンサに関する。特に、液晶表示パネルの表示電極を利用し、容量タッチ検出器のセンサ電極とし、別途電極の追加が不要であるタッチ検出器と統合された液晶表示システムに関する。 The present invention relates to a capacitive touch sensor used for a liquid crystal display (LCD) panel. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display system that uses display electrodes of a liquid crystal display panel as sensor electrodes of a capacitive touch detector and is integrated with a touch detector that does not require additional electrodes.

タッチパネルは、既に多くの電子製品の入力部材に広く応用されている。特に、タッチパネル検出機能を有する液晶パネルは、タッチパネルを液晶表面に付加して得られる。この技術を用いる従来技術は、例えば、Ming-shen Sunの米国特許第６５３８７０６Ｂ２号明細書、Yong Ik Bang等の米国特許第７５５７８６９Ｂ２号明細書、Yun Cheol Jeong等の米国特許第７５０８４６１Ｂ２号明細書がある。タッチパネルを液晶表示パネルに付加することは、タッチパネルを液晶表示パネル上に付属部材として加えることである。コストを増加する以外に、この技術は、パネル全体の厚さ及び重量を増加させ、より多くの光が吸収及び反射するという欠点を招く。 Touch panels have already been widely applied to input members of many electronic products. In particular, a liquid crystal panel having a touch panel detection function is obtained by adding a touch panel to the liquid crystal surface. Prior art using this technique includes, for example, US Pat. No. 6,538,706B2 to Ming-shen Sun, US Pat. No. 7,557,869B2 to Yong Ik Bang et al., US Pat. No. 7,508,461 B2 to Yun Cheol Jeong et al. . Adding the touch panel to the liquid crystal display panel means adding the touch panel as an accessory member on the liquid crystal display panel. In addition to increasing costs, this technique increases the overall thickness and weight of the panel, resulting in the disadvantage of more light being absorbed and reflected.

前記の従来技術は、抵抗型タッチパネルである。抵抗型タッチパネルは、２層の電極を有する。タッチパネル内の多層の電極が余計な光の吸収及び反射を招き、液晶表示パネルの性能が低下する。中国特許第ＺＬ２００６２００１３２９２．３号で使用する技術は、前記の欠点を解決することができる。この技術中、一層の透明導電膜は、液晶表示パネルの上ガラス基板上に直接、タッチセンサ電極として鍍金される。この従来技術は、容量型タッチセンサであり、且つただ一層の導電膜で抵抗型タッチセンサの２層の導電膜に置き換えることのみ必要である。 The prior art is a resistive touch panel. The resistive touch panel has two layers of electrodes. The multilayer electrodes in the touch panel cause extra light absorption and reflection, and the performance of the liquid crystal display panel deteriorates. The technique used in Chinese Patent No. ZL200620013292.3 can solve the above-mentioned drawbacks. In this technique, a single transparent conductive film is plated directly on the upper glass substrate of the liquid crystal display panel as a touch sensor electrode. This prior art is a capacitive touch sensor, and it is only necessary to replace the two-layer conductive film of the resistive touch sensor with a single conductive film.

この従来技術は、液晶表示パネルの厚さ及び重量を減少することができるが、透明導電膜は、依然として光が吸収、反射され、製造コストがタッチセンサの従来のＬＣＤパネルより高い。タッチセンサ電極は、液晶表示パネルの上ガラス基板内に嵌め込み、余計な光の吸収、反射を回避することが好ましい。 Although this prior art can reduce the thickness and weight of the liquid crystal display panel, the transparent conductive film still absorbs and reflects light, and the manufacturing cost is higher than the conventional LCD panel of touch sensor. It is preferable that the touch sensor electrode is fitted into the upper glass substrate of the liquid crystal display panel to avoid unnecessary absorption and reflection of light.

液晶表示パネル及び抵抗型タッチセンサパネルを統合する技術は、Mikio Kurihara等の米国特許第６，５０１，５２９Ｂ１号明細書に開示されている。その構造は、２片の基板、第１基板及び第２基板を有する。液晶は、２片の基板間に注入されている。各基板の上において、１つの表示イメージを提供する表示電極及び１つのタッチセンサ電極にタッチ位置を検出させる。この構造は、パネル全体の厚さ及び重量を減少する。また、光の吸収及び反射も減少される。但し、タッチパネルセンサ電極の位置が制限され、なぜならば、タッチセンサ電極及び表示電極が重なり合うことができないからである。もう１つの欠点は、表示電極の構造及びタッチセンサ電極の構造が異なり、且つ製造コストが比較的高いことである。 A technique for integrating a liquid crystal display panel and a resistive touch sensor panel is disclosed in US Pat. No. 6,501,529 B1 of Mikio Kurihara et al. The structure has two pieces of substrate, a first substrate and a second substrate. Liquid crystal is injected between the two substrates. On each substrate, a touch position is detected by a display electrode that provides one display image and a touch sensor electrode. This structure reduces the overall thickness and weight of the panel. Also, light absorption and reflection is reduced. However, the position of the touch panel sensor electrode is limited because the touch sensor electrode and the display electrode cannot overlap. Another disadvantage is that the structure of the display electrode and the structure of the touch sensor electrode are different and the manufacturing cost is relatively high.

低コストで、軽薄で高品質であることは、多くのタッチパネル及び液晶表示パネルの結合の応用において、重要である。上記効果を得る為、好適な方法は、液晶表示電極をタッチセンサ電極として利用し、余計な構造を増加しないことである。 Low cost, light weight and high quality are important in many touch panel and liquid crystal display panel applications. In order to acquire the said effect, a suitable method is using a liquid crystal display electrode as a touch sensor electrode, and not increasing an extra structure.

図１は、従来のタッチセンサ機能を有さない液晶表示装置の断面図である。図１において、この装置は、２つのガラス基板、１片上基板１１及び１片の下基板１２を含む。上表示電極１３０，１３１，１３２，１３３は、上基板１１に鍍金され、下表示電極１４は、下基板１２に鍍金される。各上表示電極と下表示電極１４は、１つの画素（pixel or segment）を形成する。一層の液晶(層)１５が上基板１１及び下基板１２の間に注入される。この液晶表示パネルは、下偏光片（polarizer）１７及び上偏光片１６及びバックライド（back light）１８を含む。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device having no touch sensor function. In FIG. 1, the apparatus includes two glass substrates, a single pieceupper substrate 11 and a single piecelower substrate 12. Theupper display electrodes 130, 131, 132, and 133 are plated on theupper substrate 11, and thelower display electrode 14 is plated on thelower substrate 12. Each upper display electrode andlower display electrode 14 forms one pixel (pixel or segment). A single layer of liquid crystal (layer) 15 is injected between theupper substrate 11 and thelower substrate 12. The liquid crystal display panel includes alower polarizer 17, anupper polarizer 16, and aback light 18.

図１において、上基板１１及び下基板１２の間の距離が小さいので上表示電極１３０，１３１，１３２，１３３及び下表示電極１４の間の容量が大きくなる。直接上表示電極を利用し、タッチセンサ電極として利用すれば、感度が低下し、正確な検出を行なうことが困難である。表示機能を実行時、交流電圧波形は、２つの電極に加える必要がある。同一上表示電極は、タッチセンサとして用いられる場合、タッチセンサの検出は、交流電圧波形により影響を受ける。この問題を解決する為、表示機能及びタッチ機能間のマルチプレキシング（multiplexing）方式を用いて解決する必要がある。 In FIG. 1, since the distance between theupper substrate 11 and thelower substrate 12 is small, the capacitance between theupper display electrodes 130, 131, 132, 133 and thelower display electrode 14 is increased. If the upper display electrode is directly used as a touch sensor electrode, the sensitivity is lowered and it is difficult to perform accurate detection. When performing the display function, an alternating voltage waveform needs to be applied to the two electrodes. When the same upper display electrode is used as a touch sensor, the detection of the touch sensor is affected by the AC voltage waveform. In order to solve this problem, it is necessary to solve by using a multiplexing method between the display function and the touch function.

米国特許第６５３８７０６Ｂ２号明細書US Pat. No. 6,538,706B2米国特許第７５５７８６９Ｂ２号明細書US Pat. No. 7,557,869 B2米国特許第７５０８４６１Ｂ２号明細書US Pat. No. 7,508,461B2中国特許第ＺＬ２００６２００１３２９２.３号Chinese Patent No. ZL200620013292.3米国特許第６，５０１，５２９Ｂ１号明細書US Pat. No. 6,501,529B1

本発明の目的は、タッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel having a touch detection function.

本発明のもう１つの目的は、タッチ検出機能を有さない液晶表示パネルと同一工程で製造するタッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel having a touch detection function manufactured in the same process as a liquid crystal display panel having no touch detection function.

本発明のもう１つの目的は、タッチセンサが余計な光の吸収、反射を招くことのないタッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel having a touch detection function that does not cause excessive absorption and reflection of light by the touch sensor.

本発明のもう１つの目的は、表示機能のタッチセンサに対する干渉が最も低いタッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel having a touch detection function with the lowest interference with the touch sensor of the display function.

上記の目的を達成するため、本発明の第１観点は、透明型タッチセンサ及び液晶表示を統合したシステムを開示することにあり、透明型液晶パネル及び制御システムを含み、液晶表示パネルは、上基板と、下基板と、上電極アレイと、下電極アレイと、上偏光片と、下偏光片と、液晶と、背光板と、を含む。制御システムは、マイクロプロセッサと、表示制御回路と、表示駆動回路アレイと、タッチ検出回路と、該上電極を対応する下電極に短絡する伝送ゲートアレイと、を含む。タッチ検出回路は、物体又は手指の電極への接近を検出することに用いられる。表示制御回路及び表示駆動回路は、表示機能を実行することに用いる。そのうち、改良した箇所は、以下である。一対の電極は、上電極アレイの１つの上電極と下電極アレイの１つの下電極を含み、液晶表示パネルで１つの画素を表示することに用い、同一対の電極は、タッチ検出機能を実行することに用いることもできる。表示機能及びタッチ検出機能は、時間マルチプレキシング技術により実行する。表示機能を実行時、上電極及び下電極は、表示制御回路から表示駆動回路の波形発生器に接続する。タッチ機能を実行時、上電極及び下電極及び表示制御回路は、相互に接続しない。一対の電極の上電極及び下電極が短絡され、その機能が単一タッチセンサ電極となる。上電極及び下電極の容量が短絡されれば、タッチ検出機能の感度に対して負荷の影響を及ぼさない。タッチ検出機能を操作する時、上電極及び下電極及び表示駆動回路の波形発生器は、接続しないので、表示駆動回路は、タッチ検出機能に対して干渉を形成しない。本発明は、工程を追加する必要がなく、且つタッチ検出機能を加えることにより光の吸収、反射を増加させることがない。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to disclose a system in which a transparent touch sensor and a liquid crystal display are integrated, and includes a transparent liquid crystal panel and a control system. A substrate, a lower substrate, an upper electrode array, a lower electrode array, an upper polarizing piece, a lower polarizing piece, a liquid crystal, and a back plate are included. The control system includes a microprocessor, a display control circuit, a display drive circuit array, a touch detection circuit, and a transmission gate array that shorts the upper electrode to a corresponding lower electrode. The touch detection circuit is used to detect the approach of an object or finger to the electrode. The display control circuit and the display driving circuit are used to execute a display function. Among them, the improved parts are as follows. The pair of electrodes includes one upper electrode of the upper electrode array and one lower electrode of the lower electrode array, and is used to display one pixel on the liquid crystal display panel. The same pair of electrodes performs a touch detection function. It can also be used to do. The display function and the touch detection function are executed by a time multiplexing technique. When executing the display function, the upper electrode and the lower electrode are connected from the display control circuit to the waveform generator of the display drive circuit. When executing the touch function, the upper electrode, the lower electrode, and the display control circuit are not connected to each other. The upper electrode and the lower electrode of the pair of electrodes are short-circuited, and the function becomes a single touch sensor electrode. If the capacities of the upper electrode and the lower electrode are short-circuited, there is no influence of the load on the sensitivity of the touch detection function. When operating the touch detection function, the upper and lower electrodes and the waveform generator of the display drive circuit are not connected, so the display drive circuit does not form interference with the touch detection function. The present invention does not require additional steps and does not increase light absorption or reflection by adding a touch detection function.

本発明の他の観点は、タッチ検出及び液晶表示を統合したシステムを開示することにあり、そのうち、液晶表示システムが反射型であり、且つ背光板が一層の反射板で置き換え、下偏光片を有さない。 Another aspect of the present invention is to disclose a system in which touch detection and liquid crystal display are integrated, in which the liquid crystal display system is a reflection type, and the back plate is replaced with a single reflection plate, and the lower polarizing piece is replaced. I don't have it.

本発明の更に他の観点は、タッチ検出及び液晶表示を統合したシステムを開示することにあり、そのうち、液晶表示システムは、混合型液晶表示システムであり、表示電極は、タッチ機能を有する、及びタッチ機能を有さない２種の表示電極から構成することもできる。タッチ検出機能を有さない領域は、下電極を共用することができ、タッチ検出機能を有する領域は、電極対（electrode pair）を使用する。 Still another aspect of the present invention is to disclose a system that integrates touch detection and liquid crystal display, in which the liquid crystal display system is a mixed liquid crystal display system, the display electrode has a touch function, and It can also be composed of two types of display electrodes that do not have a touch function. The region having no touch detection function can share the lower electrode, and the region having the touch detection function uses an electrode pair.

本発明は、タッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供する。 The present invention provides a liquid crystal display panel having a touch detection function.

本発明は、タッチ検出機能を有さない液晶表示パネルと同一工程で製造するタッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供する。 The present invention provides a liquid crystal display panel having a touch detection function manufactured in the same process as a liquid crystal display panel having no touch detection function.

本発明は、タッチセンサが余計な光の吸収、反射を招くことのないタッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供する。 The present invention provides a liquid crystal display panel having a touch detection function in which a touch sensor does not cause extra light absorption and reflection.

本発明は、表示機能のタッチセンサに対する干渉が最も低いタッチ検出機能を有する液晶表示パネルを提供する。 The present invention provides a liquid crystal display panel having a touch detection function with the lowest interference with a touch sensor having a display function.

従来のタッチ検出機能を有さない液晶表示装置（ＬＣＤ）の断面図である。It is sectional drawing of the liquid crystal display device (LCD) which does not have the conventional touch detection function.本発明を用いることができる透視型液晶表示装置（ＬＣＤ）の断面図である。1 is a cross-sectional view of a perspective liquid crystal display (LCD) in which the present invention can be used.本発明を用いることができる反射型液晶表示装置（ＬＣＤ）の断面図である。1 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device (LCD) in which the present invention can be used.１つの映像点が「ＯＮ」状態にある時の上下電極の波形対時間の曲線図である。It is a curve diagram of the waveform of the upper and lower electrodes versus time when one video point is in the “ON” state.１つの映像点が「ＯＦＦ」状態にある時の上下電極の波形対時間の曲線図である。It is a curve diagram of the waveform of the upper and lower electrodes versus time when one video point is in the “OFF” state.０でない電圧が表示時間Ｔ１時、上電極及び下電極に印加されることを示す図である。It is a figure which shows that the voltage which is not 0 is applied to an upper electrode and a lower electrode at the display time T1.本発明の技術を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the technique of this invention.タッチ検出回路を示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows a touch detection circuit.従来の表示パネル及び本発明の表示パネルを結合した混合型表示パネルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mixed display panel which combined the conventional display panel and the display panel of this invention.

本発明の上記及びその他の目的及び利点を分かり易くする為、以下の図面及び好適実施例を参考にして説明する。 In order to make the aforementioned and other objects and advantages of the present invention comprehensible, a description will be given with reference to the following drawings and preferred embodiments.

図２は、本発明を用いることができる透明型液晶表示（ＬＣＤ）パネルである。
図２に示す液晶表示パネルは、２片の基板、上基板２１及び下基板２２を有する。２片の基板の間に液晶２５を注入する。上表示電極アレイ２３０，２３１，２３２，２３３は、上基板２１上に鍍金される。下表示電極アレイ２４０，２４１，２４２，２４３は、下基板２２上に鍍金される。上表示電極の１つ２３０及び相応する下表示電極２４０は、液晶表示パネルの１つの画素（pixel）を表示することに用いる。上基板２１の下に上偏光片２６を有し、下基板２２の上に下偏光片２７を有する。背光板２８は、下偏光片２７の下に位置する。FIG. 2 is a transparent liquid crystal display (LCD) panel in which the present invention can be used.
The liquid crystal display panel shown in FIG. 2 has two substrates, anupper substrate 21 and a lower substrate 22.Liquid crystal 25 is injected between the two pieces of substrate. The upperdisplay electrode arrays 230, 231, 232 and 233 are plated on theupper substrate 21. The lowerdisplay electrode arrays 240, 241, 242 and 243 are plated on the lower substrate 22. Theupper display electrode 230 and the correspondinglower display electrode 240 are used to display one pixel of the liquid crystal display panel. An upperpolarizing piece 26 is provided below theupper substrate 21, and a lowerpolarizing piece 27 is provided on the lower substrate 22. Theback plate 28 is located below the lowerpolarizing piece 27.

図３は、本発明を用いることができる反射型液晶表示（ＬＣＤ）パネルである。反射型液晶表示パネルの構造及び透明型液晶表示パネルと相似する。但し、反射型液晶表示パネルは、下偏光片を有さず、背光板は、反射板３８で置き換えられる。本発明は、反射型及び透明型液晶表示パネルに応用することができ、回路の修正が必要ない。 FIG. 3 is a reflective liquid crystal display (LCD) panel in which the present invention can be used. The structure of the reflective liquid crystal display panel is similar to that of the transparent liquid crystal display panel. However, the reflective liquid crystal display panel does not have the lower polarizing piece, and the back plate is replaced with thereflective plate 38. The present invention can be applied to reflection type and transparent type liquid crystal display panels, and no circuit modification is required.

本発明の目的は、同一の電極により表示機能の電極及びタッチ機能の電極をさせることにある。上記の目的を達成する為、表示機能の電極及びタッチ機能の電極の間で時間マルチプレキシング（time multiplexing）技術を使用することができる。 An object of the present invention is to provide a display function electrode and a touch function electrode by the same electrode. In order to achieve the above object, a time multiplexing technique can be used between the display function electrode and the touch function electrode.

表示機能の電極及びタッチ機能の電極の間に使用する時間マルチプレキシング技術は、図４の波形を用いて説明できる。図４の上,下電極間に印加する電圧の波形４１，４２，４３及び図２、図３の電極は相対する。波形４１は、上電極に印加する電圧であり、波形４２は、下電極に印加する電圧であり、波形４３は、上電極及び下電極に印加する相対電圧である。 The time multiplexing technique used between the display function electrode and the touch function electrode can be described using the waveforms of FIG. Thewaveforms 41, 42, and 43 of the voltage applied between the upper and lower electrodes in FIG. 4 and the electrodes in FIGS. Awaveform 41 is a voltage applied to the upper electrode, awaveform 42 is a voltage applied to the lower electrode, and awaveform 43 is a relative voltage applied to the upper electrode and the lower electrode.

図４に示すように、２種の時間間隔Ｔ１，Ｔ２を有する。時間Ｔ１時、システムは、表示機能を実行する。時間Ｔ２時、システムは、タッチ機能を実行する。 As shown in FIG. 4, there are two types of time intervals T1 and T2. At time T1, the system performs a display function. At time T2, the system executes the touch function.

時間Ｔ１時、上電極及び下電極がＬＣＤ表示駆動回路に接続する。この時間間隔時、タッチ検出プロセスを実行できず、なぜならば、表示波形の干渉によりタッチ検出エラーを招くからである。 At time T1, the upper electrode and the lower electrode are connected to the LCD display driving circuit. During this time interval, the touch detection process cannot be performed because a touch detection error is caused by interference of display waveforms.

時間Ｔ２時、システムは、タッチ回路機能を実行し、上電極及び下電極は、タッチセンサとなる。表示回路の波形からの干渉を回避するため、上電極及び下電極は、表示駆動回路から切断する必要がある。上電極及び下電極は、何れもタッチ検出回路に接続する。また、時間Ｔ２時、各上電極及び相応する下電極は、短絡を形成し、この時間、この２つの電極は、同一の電圧を有し、図４の波形４１，４２のようになる。図４中、時間Ｔ２時、タッチ検出回路からの波形を合わせたものは、ここでは、方形波で表示するが、その他の波形であることもでき、タッチ検出回路により決定される。時間Ｔ２時にタッチ検出回路から上下電極までを合わせた電圧波形が何であるかを問わず、上下電極間の電圧が０であり、例えば、図４の波形４３に示すようになる。且つ、タッチ検出回路からの波形を合わせたものは、ＬＣＤの表示品質に影響を及ぼさない。上電極及び相応する下電極間に大きな容量を有し、上下電極が同様に短絡され、上下電極が時間Ｔ２である時、その機能は、１つの電極のようになる。この容量のタッチセンサに対する負荷は０であり、タッチ検出回路の感度に影響を及ぼさない。 At time T2, the system performs a touch circuit function, and the upper and lower electrodes become touch sensors. In order to avoid interference from the waveform of the display circuit, it is necessary to disconnect the upper electrode and the lower electrode from the display drive circuit. Both the upper electrode and the lower electrode are connected to the touch detection circuit. Also, at time T2, each upper electrode and the corresponding lower electrode form a short circuit, and during this time, the two electrodes have the same voltage, as shown bywaveforms 41 and 42 in FIG. In FIG. 4, the combined waveform from the touch detection circuit at time T2 is displayed here as a square wave, but other waveforms can be used and are determined by the touch detection circuit. Regardless of what the voltage waveform from the touch detection circuit to the upper and lower electrodes is at time T2, the voltage between the upper and lower electrodes is 0, for example, as shown in thewaveform 43 of FIG. In addition, the combination of the waveforms from the touch detection circuit does not affect the display quality of the LCD. When there is a large capacity between the upper electrode and the corresponding lower electrode, the upper and lower electrodes are similarly short-circuited and the upper and lower electrodes are at time T2, the function is like one electrode. The load on the touch sensor of this capacity is zero, and does not affect the sensitivity of the touch detection circuit.

液晶表示パネルについて言えば、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」状態を問わず、２つの表示電極間に印加する電圧は、如何なる直流成分も有さない交流電圧である必要がある。 Regarding the liquid crystal display panel, the voltage applied between the two display electrodes regardless of the “ON” or “OFF” state needs to be an AC voltage having no DC component.

図４に示す波形は、１つの映像点が「ＯＮ」状態にある時の対時間を説明する曲線図である。波形４３は、上下電極間に印加される電圧である。この電圧は、直流成分を有さない交流電圧である。 The waveform shown in FIG. 4 is a curve diagram illustrating time versus time when one video point is in the “ON” state. Awaveform 43 is a voltage applied between the upper and lower electrodes. This voltage is an AC voltage having no DC component.

１つの映像点が「ＯＦＦ」状態にあることを表示する為には、上下表示電極間の相対電圧値を小さくし、良好な対比品質を獲得しなければならない。簡単な解決方法は、表示時間Ｔ１時、上下電極に０電圧を印加することである。この波形は、図５に示す。図５中の波形５１は、上電極に印加する電圧であり、波形５２は、下電極に印加する電圧であり、波形５３は、上下電極間に印加する電圧である。図５の波形５３から分かるように、上下電極間の相対電圧が０である。従って、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」状態の表示対比が十分に良好となる。 In order to display that one video point is in the “OFF” state, it is necessary to reduce the relative voltage value between the upper and lower display electrodes to obtain good contrast quality. A simple solution is to apply 0 voltage to the upper and lower electrodes at the display time T1. This waveform is shown in FIG. Awaveform 51 in FIG. 5 is a voltage applied to the upper electrode, awaveform 52 is a voltage applied to the lower electrode, and awaveform 53 is a voltage applied between the upper and lower electrodes. As can be seen from thewaveform 53 in FIG. 5, the relative voltage between the upper and lower electrodes is zero. Therefore, the display contrast in the “ON” or “OFF” state is sufficiently good.

「ＯＦＦ」状態において、表示時間Ｔ１時、上下電極間の電圧が０である必要がない。図６中、１つの０でない電圧が表示時間Ｔ１時、上電極及び下電極に印加される。この波形は、図６中の波形６１は、上電極に印加する電圧であり、波形６２は、下電極に印加する電圧であり、２つの電極が一様の波形を有し、２つの電極間の電圧が０であり、図６の波形６３に示すようである。 In the “OFF” state, the voltage between the upper and lower electrodes does not have to be 0 at the display time T1. In FIG. 6, one non-zero voltage is applied to the upper electrode and the lower electrode at the display time T1. In this waveform, awaveform 61 in FIG. 6 is a voltage applied to the upper electrode, awaveform 62 is a voltage applied to the lower electrode, and the two electrodes have a uniform waveform, and the interval between the two electrodes. Is 0, as shown by thewaveform 63 in FIG.

本発明は、タッチセンサ期間において、上電極が下電極と短絡する必要があり、上電極は、従来のＬＣＤのように１つの共用下電極を共用することができない。この構造は、図２及び図３に詳細に記載する。 In the present invention, the upper electrode needs to be short-circuited with the lower electrode during the touch sensor period, and the upper electrode cannot share one common lower electrode as in a conventional LCD. This structure is described in detail in FIGS.

図７は、本発明の技術を示す回路図である。図７中、タッチセンサの液晶システム７は、マイクロプロセッサ７１と、表示制御回路７２と、タッチ検出回路７３と、表示駆動回路アレイ７４０〜７４Ｎと、伝送ゲートアレイ７５０〜７５Ｎと、上電極アレイ７７０〜７７Ｎと、下電極アレイ７６０〜７６Ｎと、を含む。上電極と下電極を含む電極対は、表示機能として用いることも、手指又は物体がこの電極に接近することを検出することに用いることもできる。単一電極で上記２種の機能を行なうには、時間マルチプレキシング技術を使用することができる。マイクロプロセッサ７１は、信号を発生し、２種の機能間で時間マルチプレキシングな命令を実行する。表示制御回路７２は、制御信号を発生し、表示駆動回路に与える。表示駆動回路は、電極対が表示機能を実行するよう駆動することに用いる。タッチ検出回路７３は、手指又は物体がこの電極に接近したことを検出することに用いる。表示時間Ｔ１の期間において、電極７６０，７７０は、表示制御回路７２により制御され、表示駆動回路アレイ７４０の波形発生器に接続する。伝送ゲートアレイ７５０がオフとされ、且つタッチ検出回路７３の入力バイアスが浮動する。この状態において、電極は、表示制御回路７２の影響のみを受け、タッチ検出回路７３の影響を受けない。 FIG. 7 is a circuit diagram showing the technique of the present invention. In FIG. 7, the touch sensorliquid crystal system 7 includes amicroprocessor 71, a display control circuit 72, atouch detection circuit 73, displaydrive circuit arrays 740 to 74N,transmission gate arrays 750 to 75N, and anupper electrode array 770. -77N and lower electrode array 760-76N. The electrode pair including the upper electrode and the lower electrode can be used as a display function, or can be used to detect that a finger or an object approaches the electrode. To perform the above two functions with a single electrode, a time multiplexing technique can be used. Themicroprocessor 71 generates signals and executes time multiplexing instructions between the two functions. The display control circuit 72 generates a control signal and supplies it to the display drive circuit. The display drive circuit is used to drive the electrode pair so as to perform a display function. Thetouch detection circuit 73 is used to detect that a finger or an object has approached this electrode. In the period of the display time T1, theelectrodes 760 and 770 are controlled by the display control circuit 72 and connected to the waveform generator of the displaydrive circuit array 740. Thetransmission gate array 750 is turned off, and the input bias of thetouch detection circuit 73 is floated. In this state, the electrodes are affected only by the display control circuit 72 and are not affected by thetouch detection circuit 73.

タッチセンサ時間Ｔ２の期間において、電極７６０，７７０の機能は、タッチセンサであり、表示駆動回路(アレイ)７４０の波形発生器に接続しない。この時間において、伝送ゲートアレイ７５０がオンとなり、電極７６０，７７０を短絡させる。２つの電極の機能は、１つの電極のようであり、２つの電極間の容量がタッチセンサ機能の動作に対して影響を及ぼさない。表示駆動回路(アレイ)７４０は、電極に接続せず、且つ２つの電極間の容量がタッチセンサに影響を及ぼさないので、回路７は、タッチセンサの動作を正常に実行することができる。 In the period of the touch sensor time T2, the function of theelectrodes 760 and 770 is a touch sensor and is not connected to the waveform generator of the display drive circuit (array) 740. At this time, thetransmission gate array 750 is turned on, and theelectrodes 760 and 770 are short-circuited. The function of the two electrodes is like one electrode, and the capacitance between the two electrodes does not affect the operation of the touch sensor function. Since the display drive circuit (array) 740 is not connected to an electrode and the capacitance between the two electrodes does not affect the touch sensor, thecircuit 7 can normally execute the operation of the touch sensor.

公開文献は、多種の容量式物体接近センサがある。大多数の容量式物体接近センサは、何れも本発明のタッチ検出回路となることができる。林緒徳（本発明の発明者）の米国特許第７０２３２２１Ｂ１号明細書、中華民国特許第Ｉ２５９９０８号明細書、欧州特許第１７９１２６０Ｂ１号明細書、中華人民共和国特許第ＺＬ２００５１００８０２３１．９号明細書及び日本特許第４３６５８１７号明細書は、１種の容量式物体接近センサであり、本発明の接触センサ回路となることができる。本発明中、タッチ検出回路内において、一列Ｎ個センサのみ必要であり、この接触センサ回路は、図８に表示する。
この回路の動作の詳細は、米国特許第７０２３２２１Ｂ１号明細書に記載される。ここで、タッチ検出回路７３の動作及びＬＣＤ表示機能間の動作を詳細に説明する。図８の回路は、図７のタッチ検出回路７３に用いられる時、タッチ検出回路の動作は、図７のマイクロプロセッサ７１により制御される。図８のマイクロプロセッサ８０６は、カウンタ８０４とシステム発信器８０５(電源レギュレータ８０７により電源供給)により駆動されるとともに、図７のマイクロプロセッサ７１と結合して１つのマイクロプロセッサとなることができる。そうでなければ、マイクロプロセッサ８０６は、マイクロプロセッサ７１と同期して動作し、タッチセンサ機能とＬＣＤ表示機能の同期動作を保証する必要がある。図７に示すように、下電極アレイ７６０，７６１・・・７６Ｎは、それぞれタッチ検出回路７３の入力Ｉ０，Ｉ１・・・ＩＮに接続する。タッチセンサ時間Ｔ２の期間、全ての電極が順に伝送ゲートＣＮＴＣ０，ＣＮＴＣ１・・・ＣＮＴＣＮをスキャンし、図８に示すようになる。ＬＣＤ表示時間Ｔ１の期間において、タッチ検出回路７３の入力８０１は、図８の伝送ゲートＣＮＴＣ０，ＣＮＴＣ１・・・ＣＮＴＣＮをオンとし、表示電極から切断される。図８中のセンサ発振器８０３内のバイアス回路は、ＬＣＤ表示回路の動作に影響を及ぼさない。The published literature includes various types of capacitive object proximity sensors. Any of the majority of capacitive object proximity sensors can be the touch detection circuit of the present invention. US Pat. No. 7,022,221 B1, No. I 259908, No. I259908, No. EP 1791260 B1, No. ZL200510080231.9, and Japanese Patent No. 4,365,817. The specification is a kind of capacitive object proximity sensor and can be a contact sensor circuit of the present invention. In the present invention, only N sensors in a row are required in the touch detection circuit, and this contact sensor circuit is displayed in FIG.
Details of the operation of this circuit are described in US Pat. No. 7,022,221 B1. Here, the operation of thetouch detection circuit 73 and the operation between the LCD display functions will be described in detail. When the circuit of FIG. 8 is used in thetouch detection circuit 73 of FIG. 7, the operation of the touch detection circuit is controlled by themicroprocessor 71 of FIG. Themicroprocessor 806 in FIG. 8 is driven by acounter 804 and a system transmitter 805 (powered by a power regulator 807) and can be combined with themicroprocessor 71 in FIG. 7 to form a single microprocessor. Otherwise, themicroprocessor 806 needs to operate in synchronism with themicroprocessor 71 and guarantee the synchronous operation of the touch sensor function and the LCD display function. As shown in FIG. 7, thelower electrode arrays 760, 761,... 76N are connected to inputs I0, I1,. During the touch sensor time T2, all the electrodes sequentially scan the transmission gates CNTC0, CNTC1,... CNTCN, as shown in FIG. During the LCD display time T1, theinput 801 of thetouch detection circuit 73 turns on the transmission gates CNTC0, CNTC1,... CNTCN in FIG. The bias circuit in thesensor oscillator 803 in FIG. 8 does not affect the operation of the LCD display circuit.

本発明の技術の記載のように、本発明の液晶パネル及び従来の表示パネルの唯一異なる箇所は、下電極の構造である。本発明技術及び従来の技術の製造工程は相違がない。本発明の液晶表示パネルの製造は、コストを増加しない。同時に従来の表示パネルと比べて、本発明の表示パネルは、鍍金層を増加しない。表示パネルが鍍金層を増加しないことは、光の吸収、反射を増加しないことを意味する。 As described in the technology of the present invention, the only difference between the liquid crystal panel of the present invention and the conventional display panel is the structure of the lower electrode. There is no difference between the manufacturing process of the present invention technique and the conventional technique. The production of the liquid crystal display panel of the present invention does not increase the cost. At the same time, the display panel of the present invention does not increase the plating layer as compared with the conventional display panel. The fact that the display panel does not increase the plating layer means that light absorption and reflection are not increased.

同様の製造工程を使用し、従来の表示パネル及び本発明の表示パネルを混合型として結合することができる。この混合型表示パネルは、図１及び図２の構造を結合して形成されることができ、図９に示すようになる。図９中、上電極８５，８６，８７，８８及び下電極９５，９６，９７，９８は、表示及びタッチの二重の機能を果たすことができる。上電極８１，８２，８３，８４及び共用下電極８０は、表示電極としてのみ用いることができる。 Using the same manufacturing process, the conventional display panel and the display panel of the present invention can be combined as a mixed type. The mixed display panel can be formed by combining the structures shown in FIGS. 1 and 2 and is as shown in FIG. In FIG. 9, theupper electrodes 85, 86, 87, 88 and thelower electrodes 95, 96, 97, 98 can perform a dual function of display and touch. Theupper electrodes 81, 82, 83, 84 and the commonlower electrode 80 can be used only as display electrodes.

なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。 In the present invention, the preferred embodiments have been disclosed as described above, but these are not intended to limit the present invention in any way, and anyone who is familiar with the technology can make an equivalent scope without departing from the spirit and scope of the present invention. Of course, various fluctuations and hydration colors can be added.

７液晶表示システム
１１上基板
１２下基板
１４下表示電極
１５液晶
１６上偏光片
１７下偏光片
１８背光板
２１上基板
２２下基板
２５液晶
２６上偏光片
２７下偏光片
２８背光板
３８反射板
４１上電極に印加する電圧の波形
４２下電極に印加する電圧の波形
４３上下電極間に印加する電圧の波形
５１上電極に印加する電圧の波形
５２下電極に印加する電圧の波形
５３上下電極間に印加する電圧の波形
６１上電極に印加する電圧の波形
６２下電極に印加する電圧の波形
６３上下電極間に印加する電圧の波形
７１マイクロプロセッサ
７２表示制御回路
７３タッチ検出回路
８０共用下電極
８１，８２，８３，８４上電極
８５，８６，８７，８８上電極
９５，９６，９７，９８下電極
１３０，１３１，１３２，１３３上表示電極
２３０，２３１，２３２，２３３上表示電極
２４０，２４１，２４２，２４３下表示電極
７４０−７４Ｎ表示駆動回路アレイ
７５０−７５Ｎ伝送ゲートアレイ
７６０−７６Ｎ下電極アレイ
７７０−７７Ｎ上電極アレイ
８０１入力
８０３センサ発振器
８０４カウンタ
８０５システム発振器
８０６マイクロプロセッサ
８０７電源レギュレータ7 Liquidcrystal display system 11Upper substrate 12Lower substrate 14Lower display electrode 15Liquid crystal 16Upper polarizing piece 17Lower polarizing piece 18Back plate 21 Upper substrate 22Lower substrate 25Liquid crystal 26Upper polarizing piece 27Lower polarizing piece 28Back plate 38 Reflectingplate 41 Waveform of voltage applied toupper electrode 42 Waveform of voltage applied tolower electrode 43 Waveform of voltage applied between upper andlower electrodes 51 Waveform of voltage applied toupper electrode 52 Waveform of voltage applied tolower electrode 53 Waveform between upper and lower electrodes Waveform ofapplied voltage 61 Waveform of voltage applied toupper electrode 62 Waveform of voltage applied tolower electrode 63 Waveform of voltage applied between upper andlower electrodes 71 Microprocessor 72Display control circuit 73Touch detection circuit 80 Sharedlower electrode 81, 82, 83, 84Upper electrode 85, 86, 87, 88Upper electrode 95, 96, 97, 98Lower electrode 130, 131, 132 133Upper display electrode 230, 231, 232, 233Upper display electrode 240, 241, 242, 243 Lower display electrode 740-74N Display drive circuit array 750-75N Transmission gate array 760-76N Lower electrode array 770-77NUpper electrode array 801Input 803Sensor oscillator 804Counter 805System oscillator 806Microprocessor 807 Power supply regulator

Claims

Translated fromJapanese

透明型タッチセンサ及び液晶表示を統合したシステムであって、透明型液晶パネル及び制御システムを含み、該液晶表示パネルは、上基板と、下基板と、上電極アレイと、下電極アレイと、上偏光片と、下偏光片と、液晶と、背光板と、を含み、該制御システムは、マイクロプロセッサと、表示制御回路と、表示駆動回路アレイと、タッチ検出回路と、該上電極を対応する下電極に短絡する伝送ゲートアレイと、を含み、該タッチ検出回路は、物体又は手指の電極への接近を検出することに用いられ、該表示制御回路及び該表示駆動回路は、表示機能を実行することに用い、そのうち、改良した箇所が少なくとも、
一対の電極が該上電極アレイの１つの上電極と該下電極アレイの１つの下電極を含み、該液晶表示パネルで１つの画素を表示することに用い、同一対の電極がタッチ検出機能を実行することに用いることもできることと、
該表示機能及び該タッチ検出機能は、時間マルチプレキシング技術により実行されることと、
表示機能を実行時、該上電極及び該下電極は、該表示制御回路から該表示駆動回路の波形発生器に接続することと、
タッチ機能を実行時、該上電極及び該下電極及び表示駆動回路は、相互に接続せず、該一対の電極の上電極及び該下電極が短絡され、その機能が単一タッチセンサ電極となり、該上電極及び該下電極の容量が短絡されれば、該タッチ検出機能の感度に対して負荷の影響を及ぼさないことと、
該タッチ検出機能を操作する時、該上電極及び該下電極及び該表示駆動回路の波形発生器は、接続せず、該表示駆動回路は、該タッチ検出機能に対して干渉を形成しないことと、
を含み、工程を追加する必要がなく、且つ該タッチ検出機能を加えることにより光の吸収、反射を増加させることがないタッチセンサ及び液晶表示を統合したシステム。A system that integrates a transparent touch sensor and a liquid crystal display, and includes a transparent liquid crystal panel and a control system. The liquid crystal display panel includes an upper substrate, a lower substrate, an upper electrode array, a lower electrode array, The control system includes a polarizing piece, a lower polarizing piece, a liquid crystal, and a back plate, and the control system corresponds to a microprocessor, a display control circuit, a display drive circuit array, a touch detection circuit, and the upper electrode. A transmission gate array that is short-circuited to a lower electrode, wherein the touch detection circuit is used to detect an approach of an object or a finger to the electrode, and the display control circuit and the display drive circuit perform a display function Of which, at least the improved part is
A pair of electrodes includes one upper electrode of the upper electrode array and one lower electrode of the lower electrode array, and is used for displaying one pixel on the liquid crystal display panel. Can also be used to execute,
The display function and the touch detection function are performed by a time multiplexing technique;
When performing a display function, the upper electrode and the lower electrode are connected from the display control circuit to a waveform generator of the display drive circuit;
When executing the touch function, the upper electrode and the lower electrode and the display drive circuit are not connected to each other, the upper electrode and the lower electrode of the pair of electrodes are short-circuited, and the function becomes a single touch sensor electrode, If the capacities of the upper electrode and the lower electrode are short-circuited, there is no influence of the load on the sensitivity of the touch detection function;
When operating the touch detection function, the upper electrode, the lower electrode, and the waveform generator of the display drive circuit are not connected, and the display drive circuit does not form interference with the touch detection function; ,
And a touch sensor and a liquid crystal display that do not require additional steps and that do not increase light absorption and reflection by adding the touch detection function.

前記液晶表示システムが反射型であり、且つ該背光板が一層の反射板で置き換えられ、下偏光片を有さない請求項１に記載のタッチセンサ及び液晶表示を統合したシステム。 The touch sensor and the liquid crystal display integrated system according to claim 1, wherein the liquid crystal display system is of a reflective type, and the back plate is replaced with a single layer of reflector and does not have a lower polarizing piece.

前記液晶表示システムが混合型液晶表示システムであり、共用下電極がタッチセンサ機能を有さない領域に用いられ、電極対（electrode pair）がタッチ検出機能を有する領域に用いられる請求項１又は２に記載のタッチセンサ及び液晶表示を統合したシステム。 3. The liquid crystal display system according to claim 1, wherein the liquid crystal display system is a mixed liquid crystal display system, and the common lower electrode is used in a region having no touch sensor function, and an electrode pair is used in a region having a touch detection function. A system that integrates the touch sensor and liquid crystal display described in 1.